Fisiologia Vegetal: Fotossíntese, Metabolismo e Fatores Ambientais

Metabolismo de Carboidratos e Classificação das Plantas

O metabolismo de carboidratos nas plantas é fundamental para seu desenvolvimento e energia. A sacarose, um dissacarídeo, desempenha um papel central:

• Sementes e Raízes: Sacarose é convertida em amido.
• Frutos: Sacarose é hidrolisada em glicose e frutose.

A sacarose é metabolizada no processo de respiração, gerando NADH e ATP, que são precursores para a síntese de:

• Aminoácidos (proteínas)
• Ácidos graxos (lipídios)
• Vitaminas

Classificação das Plantas (Fotossíntese)

As plantas são classificadas de acordo com o tipo de via fotossintética que utilizam para fixar o dióxido de carbono (CO2):

• Plantas C3
• Plantas C4
• Plantas CAM (Metabolismo Ácido das Crassuláceas)

Plantas C3

Ocorre o Ciclo de Calvin, onde a fixação do CO2 é realizada pela enzima Rubisco (Ribulose-1,5-bifosfato carboxilase/oxigenase), utilizando ATP e NADPH. O processo é o seguinte:

• Ribulose-1,5-bifosfato + CO2 → 2-3-Fosfoglicerato → 2-Gliceraldeído-3-fosfato → Sacarose.

Plantas C4

Utilizam a via Hatch-Slack, que envolve uma fixação inicial do CO2 pela enzima PEPcase (Fosfoenolpiruvato carboxilase) em células do mesofilo, antes de entrar no Ciclo de Calvin. O processo é:

• Fosfoenolpiruvato (3C) → Oxalato → Malato → Células da bainha vascular → Descarboxilado → CO2 → Ciclo de Calvin.

Plantas CAM (Metabolismo Ácido das Crassuláceas)

Adaptadas a ambientes áridos, as plantas CAM fixam o CO2 durante a noite e o utilizam durante o dia. A fixação inicial também é pela PEPcase:

• Noite: Fosfoenolpiruvato (3C) → Oxalato (4C) → Malato → Armazenado no vacúolo.
• Dia: Malato sai do vacúolo → Descarboxilado → CO2 → Ciclo de Calvin.

Importância da Via Fotossintética para a Planta

A escolha da via fotossintética (C3, C4, CAM) está ligada à eficiência da planta em diferentes condições ambientais, especialmente em relação à concentração de CO2 e disponibilidade de água:

• Plantas C3: A Rubisco precisa de alta concentração de CO2 para funcionar eficientemente.
• Plantas C4: A PEP carboxilase é eficiente em baixa concentração de CO2, e o CO2 é então concentrado para a Rubisco.
• Plantas CAM: A PEP carboxilase também é eficiente em baixa concentração de CO2, e o CO2 é concentrado para a Rubisco durante o dia.

Adaptações da Planta C3

As plantas C3 são eficientes em ambientes com alta disponibilidade de água e CO2:

• Para a fotossíntese ocorrer, os estômatos precisam estar totalmente abertos para a captação de CO2.
• A Rubisco requer uma alta concentração de CO2 para funcionar de forma otimizada.
• O suprimento de água deve ser adequado para que a fotossíntese ocorra.
• A falta de água causa o fechamento dos estômatos para defender a planta contra a perda de água para o ambiente, paralisando a fotossíntese.

Adaptações da Planta C4

As plantas C4 são mais eficientes em ambientes quentes e com menor disponibilidade de água:

• Para a fotossíntese, os estômatos não precisam estar totalmente abertos para captar CO2.
• A PEP carboxilase necessita de baixa concentração de CO2 para funcionar.
• A fotossíntese consegue atuar mesmo quando o suprimento de água não é totalmente adequado.
• Mesmo com os estômatos parcialmente fechados, a planta continua realizando fotossíntese.

Fatores Ambientais e Crescimento Vegetal

O crescimento e desenvolvimento adequados das plantas dependem de uma interação complexa entre diversos fatores:

• Fatores ambientais
• Manejo cultural

Os principais fatores ambientais que influenciam o desenvolvimento das plantas são:

• Luz ou radiação solar
• Temperatura e umidade relativa (UR) do ar
• Concentração de CO2 e O2 na atmosfera
• Água
• Solo (nutrientes minerais)

Observação: A ausência, disponibilidade limitada ou excessiva de um desses fatores pode reduzir ou até paralisar o crescimento das plantas.

Temperatura

A temperatura é um fator crucial que determina a distribuição das espécies vegetais, sejam cultivadas ou nativas, na superfície da Terra.

Variação da Temperatura

• Durante o ano: A temperatura está diretamente relacionada com a exposição solar e a latitude (variação estacional da temperatura), influenciada pela inclinação da Terra (23º 26’) e o movimento de translação.
• Altitude: A temperatura diminui aproximadamente 6ºC a cada 1000m (ou 0,6ºC a cada 100m).
• Durante o dia: Influenciada pelo movimento de rotação da Terra.

Influência da Temperatura no Desenvolvimento Vegetal

A temperatura influencia diversas fases do ciclo de vida da planta:

• Germinação:
  • Melão: Mínima = 16ºC, Máxima = 38ºC, Ótima = 32ºC
  • Feijão: Mínima = 16ºC, Máxima = 35ºC, Ótima = 27ºC
  • Milho: Mínima = 10ºC, Máxima = 41ºC, Ótima = 35ºC
• Crescimento Vegetativo da Planta:
  • Pimentão: Ótima = 25 a 27ºC (dia) e 20 a 21ºC (noite)
  • Tomate: Ótima = 22 a 25ºC
• Floração e Frutificação:
  • Cenoura: Ótima = 5ºC

Radiação Solar (Luz)

A luz é essencial para o processo de fotossíntese nas plantas. Suas características importantes incluem:

• Intensidade: Quantidade de luz que atinge a parte aérea das plantas (RFA = Radiação Fotossinteticamente Ativa).
• Qualidade da Luz: Refere-se ao comprimento de onda (380 a 780 nm), que corresponde à RFA.
• Duração da Luz (Fotoperíodo): O comprimento do dia.

Variação do Fotoperíodo

Devido à inclinação da Terra em relação ao sol (23º 26’), temos variações sazonais no fotoperíodo:

• Inverno (junho a setembro): Dias curtos e noites longas.
• Verão (dezembro a março): Dias longos e noites curtas.

Exemplos de duração da luz em diferentes regiões:

• Linha do Equador: Aproximadamente 12 horas de luz.
• Região Nordeste (Brasil): Aproximadamente 12 horas de luz, devido à proximidade com a Linha do Equador.
• Região Sul (Brasil): Aproximadamente 15 horas de luz no verão, período associado a chuvas e plantio de espécies comestíveis.

Classificação das Plantas em Relação ao Fotoperíodo (FP)

As plantas são classificadas de acordo com sua resposta ao fotoperíodo:

• Plantas de Dias Curtos (DC): Necessitam de um período de luz menor que um limite crítico para florescer ou realizar outras funções (ex: batata precisa de DC para tuberizar).
• Plantas de Dias Longos (DL): Necessitam de um período de luz maior que um limite crítico (ex: mamona produz mais quando sob DL).
• Plantas de Dias Neutros (DN): São indiferentes ao fotoperíodo para florescer (ex: cucurbitáceas).

Umidade Relativa do Ar

A umidade do ar é um fator ambiental importante para as plantas:

• Umidade Absoluta: Quantidade de água presente em um volume de ar definido (g de H2O/L de ar).
• Umidade Relativa (UR): É a quantidade de água presente no ar em percentual do máximo que poderia ser contido na saturação.

Umidade Relativa como Fator de Crescimento da Planta

A UR influencia diretamente a transpiração e a evaporação:

• Baixa UR: Aumenta a transpiração da planta e a absorção de água e nutrientes do solo.
• Baixa UR: Aumenta a evaporação de água do solo.

Importância da Transpiração

A transpiração é vital para a planta:

• Favorece a absorção de água e nutrientes do solo.
• Promove a redução da temperatura da planta.
• Ocorre principalmente pelos estômatos (95%).

Água e os Vegetais

A água é essencial para a vida vegetal e para o planeta como um todo.

• Estrutura da Água: (Conteúdo não detalhado no original, mas mantido como tópico).

Importância da Água para os Seres Humanos

Apesar do foco em plantas, o documento original aborda a distribuição e disponibilidade de água para humanos:

• 97,2% da água encontra-se nos oceanos.
• 2,8% é de água doce (sendo 2,1% em gelo e 0,7% líquida).
• 8% da água doce mundial está no Brasil.
• A necessidade hídrica é de aproximadamente 1000 m³ de água por habitante/ano.
• O Brasil apresenta uma disponibilidade de 36.000 m³ por habitante/ano.
• Cerca de 20% da população mundial não tem acesso à água potável.